浅狭航道中船舶操纵性能的研究

本文通过对航行船舶在浅狭航道的受力分析和计算，应用船舶操纵基本方程，提出了一般运输船舶在低速、浅狭航道中的数学模型，并利用计算机对船模和实船进行模拟计算，取得了与实际情况比较符合的结果。     

基于CFD的内河船深浅水中操纵性预报

由于岸壁效应和浅水效应,内河船舶在限制水域作操纵运动时通常受到比在开阔水域中更大的水动力.这些水动力对船舶操纵性具有不利影响,有可能导致船舶碰撞或触底等海上事故.因此,为了在船舶设计阶段预报其操纵性能,考虑浅水效应和岸壁效应以准确计算内河船舶操纵运动水动力非常重要.本文基于CFD方法,通过对粘性绕流进行数值模拟,对长江中营运的三艘内河船舶的操纵运动水动力进行计算.首先,为了验证数值方法的可靠性,对标模KVLCC2纯横荡和纯首摇试验的水动力进行计算,并将计算结果与现有的试验数据进行对比.然后,对三艘内河船舶在不同水深下的静舵试验、纯横荡和纯首摇试验进行数值模拟,计算得到水动力及相应的线性水动力导数.最后,基于计算得到的水动力导数,获得Nomoto模型中的操纵性参数,对比分析三艘内河船舶在深浅水中的操纵性能.结果表明,本文方法可以揭示不同水深下三艘内河船舶的操纵性变化趋势.该方法可为船舶设计阶段内河船舶深浅水中的操纵性预报提供一种实用的工具.     

大型重载船舶在受限水域操纵中若干问题探讨

大型重载船舶航行在受限水域,不仅缩小了可航水道的宽度,并且富余水深小,浅水效应与岸壁效应明显,增大了操纵难度.此文结合水深、航道宽度等影响因素,阐述了大型重载船舶港内受限水域操纵中,对于船位控制、过弯操纵以及拖轮应急制动等方面的特殊要求,并结合船舶操纵实际,提出在受限水域中的安全操纵要领及注意事项.     

船舶多工况操纵运动仿真及其在初步设计中的应用

首先整理了前人的试验资料，建立了船舶多工况操纵运动数学模型及其仿真系统，给出了一种新的风力及风力矩数学模型并预报了船舶在风力作用下的操纵运动；并且提出了估算浅水中船体水动力的新方法，预报了船舶在浅水中的操纵性能；同时，对船舶紧急停船运动进行了仿真研究，给出了合理的计算模型。最后基于船舶操纵性能仿真系统开发了一个利用船舶操纵性能确定船型尺度的初步设计系统。     

船舶操纵性能预报浅水修正模型的对比研究

利用深水区平面MMG船舶操纵运动数学模型,通过两个基于船舶主尺度的回归公式浅水修正模型分别得到浅水区的366TEU集装箱船操纵运动结果,并对这两个浅水修正模型得到的结果做了比较,为进一步研究船舶在浅水中的操纵性预报提供了参考。     

浅水效应下的船体下沉与纵倾研究

为明确受限水域、浅水域以及浅水效应三者之间的关系,在给出受限水域类型、浅水域概念、浅水效应特点的基础上,明确了三者的因果关系,确立了本文的研究内容与研究方法。为准确计算浅水效应所引起的船体下沉量以及纵倾变化,本文运用傅汝德相似定律引入阻力傅汝德数与水深傅汝德数对深水域和浅水域中船体下沉量以及纵倾变化做了理论分析,并从流体力学角度阐述了船舶操纵性能以及运动状态在受限水域中发生的变化。从理论分析结果可以得出浅水效应对船体下沉量以及纵倾变化影响更为剧烈,船舶操纵性变化较大。本文对浅水效应影响下的船舶运动特性以及船舶操纵要领有一定的理论指导意义。     

重载船舶安全驶出黄骅港航道应注意的几个问题

黄骅港航道水域属于受限水域,船舶在此种水域中航行时,会发生浅水效应及岸壁效应,重载船舶这种效应更甚。文章根据黄骅港水域的特点,提出了航行于黄骅港航道时应注意的问题及应采取的安全操纵方法。     

浅水对拖船作用效果影响的仿真研究

为研究浅水对拖轮作用效果的影响,本文利用分离型建模思想(MMG),建立了拖轮、船舶的数学模型,该模型考虑浅水的影响。并利用Matlab仿真软件对拖船协助大型船舶转向、横移操纵进行了仿真,通过对仿真结果的分析得出在船舶在有拖船协助进行转向操纵时,浅水中的船舶转向效果差于深水;船舶在有拖船协助进行横移运动时,浅水中的船舶横移速度小于深水的结论。对船舶的安全操纵提供理论参考。     

岸壁效应与船舶安全操纵

文章首先介绍、分析导致船岸间产生岸壁效应的诱因,从追越操纵、对遇操纵两方面讨论了岸壁效应对船舶安全操纵的影响,并通过实例阐述了岸壁效应的有效应对措施和良好船艺。     

不规则岸壁效应计算方法分析

对船舶航行时所受的不规则岸壁效应进行研究并建立准确的数学模型,有助于提高船舶操纵模拟器的精度。本文对比利时根特大学提出的计算船岸相互作用的数学模型进行了介绍和分析,可供国内学者在该领域的研究借鉴。     

基于电子海图的船舶操纵仿真器

本文主要介绍最近研制的由微机、高分辨率显示器、图形卡、操纵控制箱等组成的基于电子海图船舶操纵仿真器的两个主要技术──船舶操纵数学模型和电子海图技术，最后还介绍了该仿真器在航海实际中的一个应用．在数学模型中，考虑到航海实际的需要，提出了一个适合常速、低速和大漂角等各种情况的水动力计算模型以及四象限舵力和浆力的算法．另外，考虑了浅水、岸壁、风、流、浪的影响及附属操纵设备──拖轮、缆绳、锚链等对船舶的作用．本仿真器的电子海图装置，不仅能实时显示船舶所在海域的海图，动态显示船舶的二维俯视图象及运动姿态、航行轨迹，还可根据需要选择性地放大、缩小海图、显示各种岸基设施，并且可以记录模拟过程中的各种数据，制作航迹图的硬拷贝以及在显示器上再现，以供分析研究．     

航海模拟器中岸壁效应的计算方法

狭水道及岸壁效应是对船舶操纵有着重要影响的外界因素,在航海模拟器中,如何很好地模拟船舶在狭水道和近岸航行时在操纵上所受到的影响一直是模拟器研究的一个重要课题,通过对实船试验得到的数据进行分析,针对运河或狭水道对船舶操纵的影响,提出一种在航海操纵模拟器中准确、简单的模拟狭水道及岸壁效应对船舶操纵影响的计算方法。     

天津港主航道的岸壁效应

结合岸壁效应的特点,通过实际案例,分析天津港主航道水域船舶发生岸壁效应的成因及其对船舶操纵的不利影响,并提出相应的预防和应对措施。     

在开敞浅水域中航行富裕水深的确定方法

利用浅水流体动力学、船舶在波浪中运动理论、船模试验数据和船舶操纵理论，为船舶在开敞浅水域中航行提供合理确定富余水深的方法。     

基于LQR限宽水域中KVLCC2操纵运动控制研究

在航道宽度受限制的水域中,船舶会受到岸壁效应的影响,横向力与首摇力矩将发生变化,这会对船舶的航行安全产生不利的影响。鉴于此问题,本文应用现代控制理论最优控制LQR方法,对在限制水域中航行的超大型油轮KVLCC2的操纵运动进行控制研究。为便于LQR控制器的设计,采用线性状态空间形式的操纵运动方程,基于数值模拟获取的相应线性水动力系数,计算出使目标函数值最小的增益矩阵K,从而得到满足最优控制规律的时域舵角变化,实现对不同宽度水域中船舶运动的最优控制,并与极点配置控制法作比较,验证LQR控制器的优越性。结果表明,当船岸距离d/L≥1.2时,船舶基本不受岸壁效应的影响,控制幅度极小;当岸壁距离d/L=0.25时,摆舵角度将超过6°,同时船舶前进速度也将下降,下降幅度将超过前进速度的10%,岸壁效应明显。     

浅析浅水对港内船舶操纵的影响

想要很好地操控港内船舶,并发挥出良好的船舶性能,驾引人员不仅要熟练掌握船舶操纵的理论知识,还要全面了解外界因素对船舶操纵带来的影响,比如风向、流速、浅水等.港内船舶的行驶过程中往往会遇到浅水域的影响,而浅水域中船舶所呈现的操纵技能和效应变化是每一位驾引员必须掌握的内容.基于此,本文主要分析浅水域对港内船舶操纵带来的影响...     

基于LQR限宽水域中KVLCC2操纵运动控制研究

在航道宽度受限制的水域中,船舶会受到岸壁效应的影响,横向力与首摇力矩将发生变化,这会对船舶的航行安全产生不利的影响.鉴于此问题,本文应用现代控制理论最优控制LQR方法,对在限制水域中航行的超大型油轮KVLCC2的操纵运动进行控制研究.为便于LQR控制器的设计,采用线性状态空间形式的操纵运动方程,基于数值模拟获取的相应线性水动力系数,计算出使目标函数值最小的增益矩阵K,从而得到满足最优控制规律的时域舵角变化,实现对不同宽度水域中船舶运动的最优控制,并与极点配置控制法作比较,验证LQR控制器的优越性.结果表明,当船岸距离d/L≥1.2时,船舶基本不受岸壁效应的影响,控制幅度极小;当岸壁距离d/L=0.25时,摆舵角度将超过6°,同时船舶前进速度也将下降,下降幅度将超过前进速度的10%,岸壁效应明显.     

浅水域船舶岸壁效应数值模拟

选取系列60船型(Cb=0.6)为研究对象,采用动态重叠网格技术实现船舶航行中的姿态变化,通过求解RANS方程并结合单相Level Set自由面模拟方法对船舶浅水航行岸壁效应进行数值模拟。假定船舶不动,设置定常流。模拟出船舶的阻力、横向力和转首力矩的系数,与相关文献结果进行对比,吻合良好;同时放开船舶横荡、垂荡和纵摇3个自由度,获得不同岸壁距离下的横移量,分析船速对横移量的影响以及船体压力的变化。采用的重叠网格技术,网格逻辑关系简单,可以快速生成高质量的结构网格,以较少的网格量实现了对浅水中船舶沿岸壁航行的数值模拟,验证了此技术在船舶操纵性数值模拟中的可行性。     

水流阻力对浅水狭航道船舶航行速度的影响分析

水流阻力会对船舶航行造成一定阻碍,在浅水狭航道内,水流阻力影响变得格外显著,为此提出水流阻力对浅水狭航道船舶航行速度的影响研究。在静止水域中,通过质点化分析方法,研究水流对船舶流向行驶以及渡河行驶的影响;流动水域中,使用力学分析框架,研究逆向行驶以及同向行驶水流阻力变化,通过力学坐标系,探究渡河过程中水流阻力的变化对船体造成的影响。试验结果表明,分析结果明确有效,并且分析结果的多样性为浅水狭航道船舶航行提供理论支撑。     

超大型船浅水域压载航行最小艏吃水的确定方法

根据船舶在波浪中运动理论、浅水流体动力学、船模试验数据和船舶操纵理论，确定超大型船在浅水域中压载航行最小艏吃水的计算方法。